将 kmalloc 内存块转换为多个结构

Question

我必须保留大量内核内存(1.5 MB)并与用户空间共享。简而言之，我加载我的内核模块，它使用 kmalloc 在 init 函数中分配一个大内存缓冲区，然后用户程序调用 ioctl 来检索内核内存地址并使用 mmap 重新映射它，因为我需要在两个部分之间共享这个内存.

我想知道是否可以将此内存块转换为结构并将剩余的内存用作数据缓冲区，并且这两个部分会看到相同的结构。很难准确解释我想要什么，所以这里有一个例子。

这是我想在驱动程序和用户空间程序之间共享的结构:

typedef struct _MemoryBlock {
    int param1;
    int param2;
    short* vm_array1;
    short* km_array1;
    long* vm_array2;
    long* km_array2;
} MemoryBlock;

调用 ioctl 时用于检索内存地址的结构:

typedef struct _MemStruct {
    void *address;    // Kernel memory address
    void *vmAddress;  // Virtual memory address
    size_t size;     // Size of the memory block
} MemStruct;

正如我所说，内核已经使用 kmalloc 分配了 1.5 MB 的内存，然后用户部分调用 ioctl 并使用 MemStruct(由驱动程序更新并返回)检索该内存块的内核地址。 address 字段是 kmalloc 返回的内核地址，vmAddress 设置为 NULL 并将在调用 mmap 后更新:

MemStruct *memStruct = malloc(sizeof(MemStruct));
ioctl(_This.fd, IOCTL_GET_MEM, (unsigned long) memStruct);

然后我必须重新映射这段内存:

unsigned long mask = getpagesize() - 1;
off_t offset = ((unsigned long) memStruct->address) & ~mask;
memStruct->vmAddress = mmap(0, memStruct->size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, _This.fd, offset);

在用户部分我想这样做:

MemoryBlock *memBlock = (MemoryBlock*) memStruct->vmAddress;
memBlock->param1 = 42;
memBlock->param2 = 0;
vm_array1 = (short*) (memStruct->vmAddress + sizeof(MemoryBlock));
km_array1 = (short*) (memStruct->address + sizeof(MemoryBlock));

int i; 
for (i = 0; i < 1000; i++) {
    vm_array1[i] = 42;
}

如您所见，我使用内存的剩余空间(在结构使用的内存之后)来声明一个短数组。

之后驱动程序也可以使用 km_array1 访问相同的内存。

这可能吗？

Answer 1

我假设您的_Menstruct 结构的“地址”字段包含kmalloc 返回的值。在这种情况下，这个值在内核空间之外没有任何可见性。在用户部分，您创建一个指向内核地址的短类型 (km_array1) 指针。您可能会遇到段错误或内存冲突。您需要在内核中进行分配 (km_array1 = (short*)(memstruct->address +sizeof(MemoryBlock)) 尝试使用 km_array1 变量在内核空间中写入一些随机值，并使用 vm_array1 在用户部分读取它们.